國(guó)產(chǎn)IoT OS在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的發(fā)展機(jī)遇

中興事件，使得芯片產(chǎn)業(yè)第一次得到如此廣泛的關(guān)注，在正視差距、彌補(bǔ)差距的同時(shí)，我們也應(yīng)該看到，除了硬件層面的芯片之外，整個(gè)電子信息產(chǎn)業(yè)還缺乏另一個(gè)鎮(zhèn)國(guó)重器，即軟件層面的操作系統(tǒng)。

芯片與操作系統(tǒng)從來(lái)都是孿生兄弟，形成了產(chǎn)業(yè)生態(tài)的“戰(zhàn)略核武器”。在PC、互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，我們受制于和Intel聯(lián)盟的Windows一統(tǒng)江湖；在手機(jī)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，我們同樣受制于Android和IOS的二分天下。

在即將到來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，我們有機(jī)會(huì)發(fā)展出自己的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)（IoTOS）,并以此為基礎(chǔ)，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)芯片產(chǎn)業(yè)的繁榮。這篇文章也確實(shí)讓我們看到了一線希望。

01

物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的操作系統(tǒng)“前世今生”

一紙宣告，中興從云端跌入谷底，封殺禁令之下，芯片仍可有替代品，但操作系統(tǒng)的限制造成的影響更大。在傳統(tǒng)嵌入式時(shí)代，設(shè)備之間相互孤立，系統(tǒng)和應(yīng)用都較為簡(jiǎn)單，操作系統(tǒng)的價(jià)值也相對(duì)較低。各個(gè)廠商采用一個(gè)開(kāi)源的RTOS內(nèi)核，根據(jù)垂直應(yīng)用領(lǐng)域的不同，構(gòu)建、開(kāi)發(fā)各自的上層軟件，工作量可控，也基本能滿足自身、客戶和行業(yè)的需求。

逐步邁入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代之后，原有的格局和模式將會(huì)被完全打破，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的開(kāi)發(fā)難度也呈幾何級(jí)數(shù)增加，可靠性、長(zhǎng)待機(jī)、低成本、通訊方式和傳輸協(xié)議、手機(jī)兼容性、二次開(kāi)發(fā)、云端對(duì)接等都成為必須考慮和解決的問(wèn)題?；诖?，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)（IoTOS）的概念應(yīng)運(yùn)而生。

對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，帶有豐富中間層組件和標(biāo)準(zhǔn)API接口的OS平臺(tái)無(wú)疑能大大降低聯(lián)網(wǎng)終端開(kāi)發(fā)的難度，也能簡(jiǎn)化對(duì)多種云平臺(tái)的對(duì)接，為未來(lái)各種IoT服務(wù)應(yīng)用的部署和更新鋪平道路。

此外，由RTOS演化而來(lái)的IoTOS，從戰(zhàn)略價(jià)值和意義角度來(lái)看，已經(jīng)完全與嵌入式時(shí)代的RTOS內(nèi)核不可同日而語(yǔ)。試想，如果未來(lái)百億、千億級(jí)的物聯(lián)網(wǎng)終端采用國(guó)外的IoTOS，一旦出現(xiàn)政治風(fēng)波，由此產(chǎn)生的安全隱患和風(fēng)險(xiǎn)將不亞于、甚至遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)在手機(jī)領(lǐng)域的Android影響。

也就是說(shuō)，擁有我們國(guó)人自主的IoTOS平臺(tái)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展至關(guān)重要，對(duì)產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)久的安全和可控至關(guān)重要！

02

四款嵌入式操作系統(tǒng)角逐物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代

下面我們分別看看知名度較高的幾款操作系統(tǒng)的發(fā)展情況：

uC/OS是美國(guó)的一款RTOS，發(fā)布于1992年。 2001年，北航的邵貝貝教授第一次將它的書(shū)籍翻譯成了中文，該書(shū)出版后就獲得了大量好評(píng)，當(dāng)該書(shū)遇上“嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)”風(fēng)口，大量的高校學(xué)生開(kāi)始學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)，將本書(shū)籍作為學(xué)習(xí)嵌入式操作系統(tǒng)的入門書(shū)籍，并將學(xué)習(xí)的內(nèi)容帶入各類項(xiàng)目和產(chǎn)品后，它的特點(diǎn)才漸漸嶄露頭角。在2010年以前，uC/OS一直是國(guó)內(nèi)大多企業(yè)選擇RTOS的首選。

按照這樣的勢(shì)頭，uC/OS 在中國(guó)理應(yīng)橫掃市場(chǎng)，但它給自己埋了個(gè)大坑——“雖然開(kāi)源，但在商業(yè)產(chǎn)品上并不免費(fèi)”。隨著Arm Cortex M架構(gòu)系列芯片的興起，這個(gè)大坑直接導(dǎo)致它在2016年被Silicon Labs公司收購(gòu)，并促進(jìn)了FreeRTOS的發(fā)展。

FreeRTOS誕生于2003年，按照開(kāi)源、免費(fèi)的策略發(fā)布，可用于任何商業(yè)和非商業(yè)場(chǎng)合。2004年，ARM公司推出第一款基于ARMv7M架構(gòu)的Cortex-M3 IP核，主打高性價(jià)比的MCU市場(chǎng)。2006年，美國(guó)德州儀器TI公司推出了第一款基于ARM Cortex-M3的MCU，隨后，意法半導(dǎo)體、恩智浦、飛思卡爾、愛(ài)特梅爾等歐美廠商相繼推出了基于ARM Cortex-M的MCU，出于性價(jià)比的考慮，這些廠商都選擇了FreeRTOS作為芯片默認(rèn)搭載的嵌入式操作系統(tǒng)，如果考慮到國(guó)內(nèi)對(duì)這些廠家MCU的大量使用，已經(jīng)隱隱有了當(dāng)初Intel與Windows結(jié)成Wintel聯(lián)盟的架勢(shì)，對(duì)我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的威脅不言而喻。

RT-Thread是國(guó)內(nèi)的一款嵌入式操作系統(tǒng)，誕生于2006年，許可證類似FreeRTOS，以開(kāi)源、免費(fèi)的方式進(jìn)行發(fā)布。與FreeRTOS和uC/OS不同的是，RT-Thread發(fā)布之初包含了網(wǎng)絡(luò)、文件系統(tǒng)、GUI界面等組件的中間件平臺(tái)。經(jīng)過(guò)短暫的過(guò)渡期，2009年開(kāi)始支持Cortex M的MCU，獲得了大量開(kāi)發(fā)者的認(rèn)可和支持。2011年后，由于其成熟穩(wěn)定、組件豐富的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電力、新能源、高鐵、醫(yī)療設(shè)備、水利、消費(fèi)電子等行業(yè)。

LiteOS是華為在2015華為網(wǎng)絡(luò)大會(huì)上發(fā)布的敏捷網(wǎng)絡(luò)3.0中的一個(gè)輕量級(jí)的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，以輕量級(jí)、低功耗 、互聯(lián)互通、安全等關(guān)鍵能力，為開(kāi)發(fā)者提供 “一站式” 完整軟件平臺(tái)，有效降低開(kāi)發(fā)門檻、縮短開(kāi)發(fā)周期。LiteOS 主要應(yīng)用于智能家居、可穿戴式、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等 IoT 領(lǐng)域的智能硬件，同時(shí)可與LiteOS生態(tài)圈內(nèi)的硬件互聯(lián)互通，提高用戶體驗(yàn)。

圖：四款嵌入式操作系統(tǒng)的技術(shù)和生態(tài)對(duì)比

從以上的對(duì)比表格可以看出，國(guó)產(chǎn)OS在技術(shù)水平和生態(tài)支持上已經(jīng)完全不遜色于國(guó)外的FreeRTOS和uC/OS，在多個(gè)方面還比它們有更好的表現(xiàn)。

03

國(guó)產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)大有可為

自2014年起，國(guó)內(nèi)MCU芯片和無(wú)線SoC廠商開(kāi)始崛起，如兆易創(chuàng)新、樂(lè)鑫、Realtek、富瀚微、靈動(dòng)微等企業(yè)也推出了一系列高性價(jià)比的芯片。物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的興起，導(dǎo)致嵌入式操作系統(tǒng)市場(chǎng)產(chǎn)生了新的變化。

一方面，國(guó)內(nèi)芯片廠商對(duì)選擇嵌入式操作系統(tǒng)有了自主權(quán)；另一方面，物聯(lián)網(wǎng)的興起對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)提出了更高的要求，國(guó)外的uC/OS和FreeRTOS作為傳統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)，僅有一個(gè)內(nèi)核，很難滿足對(duì)于聯(lián)網(wǎng)、存儲(chǔ)、安全、低功耗等多方面的需求。

從市場(chǎng)應(yīng)用上看，uC/OS擁有較多開(kāi)發(fā)者，但市場(chǎng)份額正大幅降低；FreeRTOS由于早期被國(guó)外MCU大廠采用，目前的市占率最高；LiteOS被華為設(shè)備大量采用，但在第三方設(shè)備中還鮮有商用；RT-Thread作為國(guó)產(chǎn)嵌入式OS，發(fā)展時(shí)間最長(zhǎng)，已經(jīng)擁有相當(dāng)高的裝機(jī)量，且橫跨多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。

盡管uC/OS也正在全力進(jìn)軍IoT，但其日漸式微的趨勢(shì)非常明顯，內(nèi)核和中間層軟件都要收費(fèi)，在國(guó)內(nèi)應(yīng)該是再難有作為了。FreeRTOS擁有最好的生態(tài)基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)者數(shù)量多，市占率最高，但絕大多數(shù)企業(yè)只是使用了它的一個(gè)內(nèi)核，這意味著它的生態(tài)基礎(chǔ)極為不牢靠。

華為有意把LiteOS打造成主流的IoTOS，且投入了較多的資源給予推廣和支持。但是推出后兩年多，也僅僅開(kāi)源了內(nèi)核和極少數(shù)組件，得到的芯片廠商支持也比較少，不免讓人對(duì)LiteOS的前途有些許擔(dān)心。希望華為能加大研發(fā)和軟件開(kāi)放力度，給予開(kāi)發(fā)者和合作伙伴更多的信心。

RT-Thread在國(guó)內(nèi)也擁有較好的生態(tài)基礎(chǔ)和一定開(kāi)發(fā)者擁躉。其成熟、高可擴(kuò)展性、中間組件豐富易用的特點(diǎn)極大滿足了如今的市場(chǎng)需求，且一直定位于全軟件平臺(tái)，是一款較為完整、優(yōu)質(zhì)的IoTOS。憑借其品牌知名度以及本地化優(yōu)勢(shì)，已成為角逐未來(lái)主流IoTOS的有力競(jìng)爭(zhēng)者之一。

國(guó)產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)芯片的逐漸崛起，產(chǎn)業(yè)鏈持續(xù)增強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，都為國(guó)產(chǎn)IoTOS的成功提供了良好的機(jī)遇和土壤。我們祝愿，國(guó)內(nèi)廠商能耐住寂寞、踏實(shí)前行、勇于創(chuàng)新、相互提攜，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代自主IoTOS的夢(mèng)想，PC和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代我們?cè)诓僮飨到y(tǒng)上受制于人的局面不再上演。